韓媛媛，鄒澤華，趙 全

(三峽水利樞紐梯級(jí)調(diào)度通信中心成都調(diào)控部，四川 成都 610094)

向家壩電站是金沙江下游梯級(jí)電站的最末一級(jí)，下游連接天然河段，其出庫流量變化對(duì)下游水位影響較大[1]。為保證下游航運(yùn)安全，電站實(shí)時(shí)調(diào)度過程中，需控制下泄流量的變幅和速率，當(dāng)電站發(fā)生切機(jī)事件時(shí)，下泄流量大幅減少，需要迅速開啟泄水設(shè)施進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)水操作，使下游水位變幅在航運(yùn)要求的范圍內(nèi)[2]?！督鹕辰蚣覊嗡娬舅畮爝\(yùn)用與電站運(yùn)行調(diào)度規(guī)程(試行)》規(guī)定，向家壩下游最高通航水位277.25 m，相應(yīng)下泄流量12 000 m3/s，最低通航水位265.8 m，相應(yīng)下泄流量1 200 m3/s。向家壩電站日調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，要控制下游水位最大日變幅不超過4.5 m/d，最大小時(shí)變幅不超過1.0 m/h。2013年，交通運(yùn)輸部辦公廳從航道暢通與航運(yùn)安全考慮，進(jìn)一步要求向家壩電站最小下泄流量按不低于1 500 m3/s控制，下游水位最大日變幅不超過3 m/d?？紤]向家壩電站投產(chǎn)后下泄水流對(duì)下游河道的沖刷，結(jié)合近2年的調(diào)度經(jīng)驗(yàn)，實(shí)時(shí)調(diào)度過程中電站最小下泄流量一般按1 700 m3/s左右控制，對(duì)應(yīng)電站發(fā)電出力約1 700 MW[3]。

2019年2月至5月，向家壩電站共發(fā)生三次切機(jī)事件，分別是：2月某日21:59，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除1號(hào)機(jī)；4月某日13:02，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除1號(hào)機(jī)；5月某日22:57，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除2號(hào)機(jī)。三次事件中，電站調(diào)控人員通過判斷，在未進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)水的情況下保證了下游水位小時(shí)變幅不超過1.0 m/h。三次事件雖起因相同，但事件發(fā)生前后電站運(yùn)行情況各不相同，事件處置過程也有所差別，對(duì)以上三次事件進(jìn)行分析總結(jié)，可為電站調(diào)控人員處置同類型事件提供參考依據(jù)。

1 2月某日切機(jī)事件

2月某日21:59，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除1號(hào)機(jī)，減少出力710 MW。切機(jī)前，向家壩左、右岸電站各2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，電站從21:45開始按計(jì)劃調(diào)減出力。切機(jī)后，向家壩左岸AGC退出，按電網(wǎng)要求暫停出力調(diào)整；向家壩右岸AGC正常投入，仍在按計(jì)劃調(diào)減出力，至22:28分按電網(wǎng)要求退出，停止出力調(diào)整。切機(jī)前水情信息如表1所示。

表1 2月某日切機(jī)前電站水情信息表

此次事件中，向家壩電站負(fù)荷調(diào)減分為三個(gè)階段，共43 min。第一階段：21:45至21:59，按計(jì)劃調(diào)減出力120 MW。第二階段：21:59安控裝置動(dòng)作切機(jī)，減少出力710 MW。第三階段，21:59至22:28，右岸AGC按計(jì)劃調(diào)減出力270 MW。三個(gè)階段共調(diào)減出力1 100 MW，引起的下游水位最大小時(shí)變幅0.84 m。事件前后，向家壩電站出力與下游水位變化曲線如圖1所示。

圖1 2月某日向家壩電站出力與下游水位變化曲線圖

分析事故前后的數(shù)據(jù)，從圖1可以看出，22:24至23:11約46 min時(shí)間內(nèi)，向家壩電廠出力基本保持不變，但該時(shí)段下游水位依然在降低，說明向家壩電廠的出力調(diào)整對(duì)下游水位的影響是一個(gè)持續(xù)的過程，水位變化所需時(shí)間較長，即便出力調(diào)整完畢仍需繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)下游水位的監(jiān)視。

2 4月某日切機(jī)事件

4月某日13:02，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除1號(hào)機(jī)，減少出力700 MW。切機(jī)前，向家壩左、右岸電站各2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。另外，在11:30至12:00，向家壩電廠已按計(jì)劃調(diào)減出力800 MW。考慮下游水位的連續(xù)變化過程，將兩次出力變化過程放在一起分析。出力變化前的水情信息如表2所示。

表2 4月某日切機(jī)前電站水情信息表

第一次出力調(diào)減：11:30至12:00，向家壩電廠按計(jì)劃調(diào)減出力800 MW，引起的下游水位變化持續(xù)至12:57，期間下游水位降幅約0.76 m，最大小時(shí)變幅約0.67 m。第二次出力調(diào)減：13:02，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除1號(hào)機(jī)，瞬間減少負(fù)荷約700 MW。切機(jī)前，向家壩電廠總出力2 420 MW，左、右岸電站各2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。切機(jī)后，與電網(wǎng)確認(rèn)立即將左岸出力調(diào)整至750 MW，右岸為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求立即將出力調(diào)整至1 000 MW。因此切機(jī)后向家壩全廠出力調(diào)整為1 750 MW，比切機(jī)前減少670 MW，至14:15向家壩電廠恢復(fù)至切機(jī)前出力2 420 MW，期間引起的下游水位降幅約0.7 m，最大小時(shí)變幅約0.67 m。11:30至14:15，向家壩電站出力與下游水位變化曲線如圖2所示。

圖2 4月某日向家壩電站出力與下游水位變化曲線圖

此次事件過程中，兩次出力調(diào)減間隔1 h，切機(jī)發(fā)生時(shí)下游水位已趨于平穩(wěn)，切機(jī)對(duì)下游水位造成的影響基本不受第一次出力調(diào)減的影響，在沒有進(jìn)行補(bǔ)水操作的情況下保證了下游水位小時(shí)變幅在1 m以內(nèi)。但若兩次出力調(diào)減間隔很近，對(duì)下游水位的影響會(huì)疊加在一起，造成下游水位快速下降，必須第一時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)水操作。另外，切機(jī)發(fā)生后，向家壩電廠的出庫流量已接近1 700 m3/s，且下游水位較低接近航運(yùn)要求下限265.8 m，此時(shí)若再發(fā)生異常減出力的情況，也必須第一時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)水操作。

3 5月某日切機(jī)事件

5月某日22:57，向家壩左岸安控裝置動(dòng)作切除2號(hào)機(jī)，減少出力710 MW。切機(jī)前，向家壩電站出力2 820 MW，左、右岸電站各2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。切機(jī)后31 min，即23:28向家壩電站恢復(fù)出力至2 820 MW。出力變化前的水情信息如表3所示。

表3 5月某日切機(jī)前電站水情信息表

此次切機(jī)事件中，向家壩電站出力恢復(fù)較快，此時(shí)下游水位的下降趨勢(shì)還未調(diào)整到位，出力恢復(fù)后，下游水位隨即上漲，期間下游水位最大降幅約0.38 m。事件前后向家壩電站出力與下游水位變化曲線如圖3所示。

圖3 5月某日向家壩電站出力與下游水位變化曲線圖

4 應(yīng)急補(bǔ)水邊界條件分析

以上三次向家壩電站切機(jī)事件均發(fā)生在電站枯水期(11月至次年5月)，枯水期向家壩電站不泄洪，下游水位變化主要受電站出力變化的影響[4]。在不同出庫流量等級(jí)下，減少相同出力引起的下游水位變化不同。表4為2015年向家壩電站調(diào)峰試驗(yàn)所得的在不同出庫流量等級(jí)下，小時(shí)出力調(diào)減量引起的下游水位小時(shí)變幅，是電站調(diào)控人員判斷是否需要應(yīng)急補(bǔ)水的重要參考。

表4 不同出庫流量等級(jí)下小時(shí)出力調(diào)減量引起的下游水位小時(shí)變幅表

綜上，可以得出向家壩電站發(fā)生切機(jī)事件時(shí)的應(yīng)急補(bǔ)水邊界條件：①當(dāng)向家壩電站運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)大于等于4臺(tái)，發(fā)生切機(jī)事件時(shí)，若切機(jī)臺(tái)數(shù)為1臺(tái)，切機(jī)后電站下泄流量不低于1 700 m3/s，下游水位不低于265.8 m，可以不進(jìn)行補(bǔ)水操作，下游水位小時(shí)變幅滿足航運(yùn)要求，但若切機(jī)前1 h內(nèi)電站已有較大的出力調(diào)減，切機(jī)后必須馬上進(jìn)行補(bǔ)水操作；②若切機(jī)臺(tái)數(shù)超過1臺(tái)，切機(jī)后必須馬上進(jìn)行補(bǔ)水操作。電站調(diào)控人員判斷是否進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)水的流程如圖4所示。

圖4 應(yīng)急補(bǔ)水流程圖

5 結(jié) 語

本文基于向家壩電站切機(jī)事件，分析得出切機(jī)事件下保證下游航運(yùn)安全的應(yīng)急補(bǔ)水邊界條件。當(dāng)電站發(fā)生事故停機(jī)或緊急調(diào)減出力等情況時(shí)，其本質(zhì)與切機(jī)事件類似，均為快速減少出力，因此，以上應(yīng)急補(bǔ)水邊界條件也同樣適用于向家壩電站發(fā)生事故停機(jī)或緊急調(diào)減出力的情況。